JP6699892B2 - Fuel cell sealing component, fuel cell and method of storing fuel cell stack - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、燃料電池用封止部品、燃料電池及び燃料電池スタックの保管方法に関する。   Embodiments of the present invention relate to a fuel cell sealing component, a fuel cell, and a fuel cell stack storage method.

近年、高効率のエネルギー変換装置として燃料電池が注目を集めている。燃料電池は、電解質を燃料極と酸化剤極で挟んで成る単位セルを、セパレータを介して多数積層した燃料電池スタックに、燃料ガス及び酸化剤ガスを供給、反応させることにより、電気エネルギーと排熱を取り出すことができる。   In recent years, fuel cells have been attracting attention as a highly efficient energy conversion device. A fuel cell supplies electrical energy and exhaust gas by supplying and reacting a fuel gas and an oxidant gas to a fuel cell stack in which a large number of unit cells each having an electrolyte sandwiched between a fuel electrode and an oxidant electrode are stacked via a separator. The heat can be taken out.

燃料電池は、電解質の相違により幾つかの種類に分類される。このうち、水素イオン伝導性を有する固体高分子を電解質とする固体高分子電解質型燃料電池は、コンパクトな構造で高出力密度を得ることができ、また簡素なシステムによる運転が可能である。このため、宇宙用や車両用あるいは家庭用電源として大きく注目されている。高分子電解質としては、最近では、パーフルオロカーボンスルホン酸膜等が用いられる。例えば、ナフィオン（登録商標）が用いられている。また、燃料極及び酸化剤極には、反応促進用の白金等の触媒が付されている。   Fuel cells are classified into several types according to the difference in electrolyte. Among these, a solid polymer electrolyte fuel cell using a solid polymer having hydrogen ion conductivity as an electrolyte can obtain a high output density with a compact structure, and can be operated by a simple system. For this reason, it has received a great deal of attention as a power source for space, vehicles, and households. Recently, as the polymer electrolyte, a perfluorocarbon sulfonic acid membrane or the like is used. For example, Nafion (registered trademark) is used. Further, a catalyst such as platinum for accelerating the reaction is attached to the fuel electrode and the oxidant electrode.

このような固体高分子電解質型の燃料電池スタックが、燃料電池システム内において停止状態から起動通電されたり、あるいは発電状態から停止遮断されたりする際には、それぞれ通電開始前あるいは遮断時の無負荷接続状態となる。この場合、燃料ガス及び酸化剤ガスが燃料電池スタック内に残留する状態で、各単位セルは電位変動を経て高電位の開回路状態へ移行する。   When such a solid polymer electrolyte type fuel cell stack is energized from the stopped state in the fuel cell system to start up or to be energized from the power generation state, no load is applied before energization starts or at the time of interruption. Connected. In this case, in a state where the fuel gas and the oxidant gas remain in the fuel cell stack, each unit cell shifts to a high potential open circuit state through potential fluctuation.

この際、開回路状態での酸化剤極の電位は理論的には水素と酸素の反応による１．２３Ｖとされている。但し、実際の起動および停止時には、不純物など共存する反応種の影響による活性低下や、電極中の反応ガスの拡散阻害による電圧降下により１．２３Ｖ以下の混成電位を示す。このとき、酸化剤極は酸化剤ガス雰囲気で開回路状態に曝されて１Ｖ近傍の高電位となり、酸化剤極の触媒層中のＰｔ触媒粒子は徐々に酸化し溶出する。   At this time, the potential of the oxidizer electrode in the open circuit state is theoretically set to 1.23 V due to the reaction of hydrogen and oxygen. However, at the time of actual start and stop, a mixed potential of 1.23 V or less is exhibited due to a decrease in activity due to the influence of coexisting reactive species such as impurities and a voltage drop due to diffusion inhibition of the reaction gas in the electrode. At this time, the oxidant electrode is exposed to an open circuit state in an oxidant gas atmosphere to have a high potential near 1 V, and the Pt catalyst particles in the catalyst layer of the oxidant electrode are gradually oxidized and eluted.

更に、燃料電池スタックが、停止保管状態から起動する際に、酸化剤極に空気が存在する状態で燃料極に水素を供給すると、燃料極の水素を供給した上流領域では、触媒による電気化学反応により酸化剤極は０．８Ｖ以上の電位が発生する。一方、燃料極で水素が未到達の下流領域では、単位セル面内における局所的な反応ガス分布の不均一により、燃料ガスが不足して、酸化剤極で、
Ｃ＋２Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−
の反応が生じると共に、燃料極で、
Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−→２Ｈ２Ｏ
の反応が生じる。 Further, when the fuel cell stack is started from the stopped storage state, if hydrogen is supplied to the fuel electrode in the state where air is present in the oxidizer electrode, the electrochemical reaction by the catalyst occurs in the upstream region of the fuel electrode where hydrogen is supplied. As a result, a potential of 0.8 V or higher is generated at the oxidizer electrode. On the other hand, in the downstream region where hydrogen has not reached the fuel electrode, the fuel gas is insufficient due to the non-uniform local reaction gas distribution in the unit cell plane, and the oxidant electrode is
C+2H 2 O→CO 2 +4H + +4e −
As the reaction of
O 2 +4H + +4e − →2H 2 O
Reaction occurs.

これらの反応により、酸化剤極の触媒層内のＰｔ等の触媒を担持するカーボン担体などのカーボン腐食が発生する。この結果、触媒担持カーボン担体が損耗し、Ｐｔ粒子の溶解や脱落を助長して、活性低下を誘発させる。   Due to these reactions, carbon corrosion of the carbon carrier supporting the catalyst such as Pt in the catalyst layer of the oxidant electrode occurs. As a result, the catalyst-carrying carbon support is worn away, which promotes the dissolution and removal of the Pt particles and induces a decrease in activity.

これに対処するため、従来から、燃料電池の起動時や停止中における高電位状態を抑制し、燃料電池スタックの性能低下を抑制する方法として、次の様な方法が提案されている。   In order to deal with this, conventionally, the following method has been proposed as a method for suppressing the high potential state at the time of starting or stopping the fuel cell and suppressing the performance deterioration of the fuel cell stack.

（１）燃料電池システムに組み込まれた状態の燃料電池スタックをガスパージする方法
燃料電池システムに組み込まれた燃料電池スタックの場合、待機保管の際に燃料極あるいは酸化剤極の反応ガスをそれぞれ不活性ガスで置換する方法が提案されている。すなわち、燃料電池スタックには、燃料ガスと酸化剤ガスをそれぞれ供給及び排出するマニホールドが配置されている。このマニホールドには、供給口及び排出口がそれぞれ設置されているが、燃料電池スタックを保管する際に、燃料電池スタックの燃料極と酸化剤極に対して不活性ガスとして窒素を用いてパージする。これにより、保管中の燃料電池スタックが劣化する要因となる残留空気中の酸素を排出している。 (1) Method of gas purging the fuel cell stack in the state of being incorporated in the fuel cell system In the case of the fuel cell stack incorporated in the fuel cell system, the reaction gas of the fuel electrode or the oxidizer electrode is inactive during standby storage. A method of replacing with gas has been proposed. That is, the fuel cell stack is provided with manifolds for supplying and discharging the fuel gas and the oxidant gas, respectively. The manifold has a supply port and a discharge port. When storing the fuel cell stack, nitrogen is used as an inert gas to purge the fuel electrode and the oxidizer electrode of the fuel cell stack. .. As a result, oxygen in the residual air, which causes deterioration of the fuel cell stack during storage, is discharged.

より具体的には、燃料電池発電装置に、空気用流路における酸化剤極を流通した酸化剤ガスが排出される下流側に、バルブを介して酸化剤極に不活性ガスを導入する流入用ラインを設ける。そして、この流入用ラインを用いて、ガスパージを行う。   More specifically, for inflow into the fuel cell power generation device, which introduces an inert gas into the oxidant electrode through a valve, on the downstream side where the oxidant gas flowing through the oxidant electrode in the air flow path is discharged. Set up a line. Then, gas purging is performed using this inflow line.

または、停止時に燃料ガスと酸化剤ガスの供給を停止し、更に遮断弁により燃料ガスおよび酸化剤ガスの流入および排出を停止し、停止中、燃料電池に対し不活性なガスを燃料ガス経路と酸化剤ガス経路の一方または両方に注入する。   Alternatively, the supply of the fuel gas and the oxidant gas is stopped at the time of the stop, and further, the inflow and discharge of the fuel gas and the oxidant gas are stopped by the shutoff valve, and during the stop, the gas inert to the fuel cell is used as the fuel gas path. Inject into one or both of the oxidant gas paths.

（２）脱酸素剤を用いる方法
次に、燃料極ガス排出管の電磁弁と燃料極のガス排出口の間に脱酸素剤充填層を備え、この脱酸素剤充填層と空気極ガス排出管との間に電磁弁を組み込んだ連通管を備え、この電磁弁を発電運転時に閉止状態に、運転停止時に開放状態に保持する方法が提案されている。これにより、脱酸素剤充填層による酸素の低減を図ることができる。更に、燃料電池と、脱酸素剤とを非通気性のカバー内に収容する工程と、燃料電池と脱酸素剤とが収容されたカバーを密封する工程とを備える燃料電池の保管方法も提案されている。 (2) Method using oxygen absorber Next, an oxygen absorber packing layer is provided between the solenoid valve of the fuel electrode gas discharge pipe and the gas discharge port of the fuel electrode. A method has been proposed in which a communication pipe incorporating a solenoid valve is provided between the solenoid valve and the solenoid valve, and the solenoid valve is held in a closed state during power generation operation and held in an open state during operation stop. This makes it possible to reduce oxygen by the oxygen absorber filling layer. Further, a method of storing a fuel cell, which includes a step of accommodating a fuel cell and an oxygen scavenger in an air-impermeable cover, and a step of sealing a cover accommodating the fuel cell and the oxygen scavenger, is also proposed. ing.

特開平９−４５３５１JP-A-9-45351

しかしながら、燃料電池スタックは、組み立て製造後に、燃料電池システムに組み込む工程までの間の待機期間中に、燃料電池スタック単独で保管したり、単独で搬送する等の取り扱いをする場合がある。また、燃料電池スタックを組み立て製造後、マニホールドの供給口及び排出口から燃料ガスと酸化剤ガスを供給及び排出して発電を行った後に、供給口及び排出口を閉止して発電を停止して、保管する場合がある。   However, the fuel cell stack may be handled such as being stored alone or being transported alone during a waiting period until the step of assembling into the fuel cell system after assembly and production. Also, after assembling and manufacturing the fuel cell stack, after supplying and discharging the fuel gas and the oxidant gas from the supply port and the discharge port of the manifold to generate power, the supply port and the discharge port are closed to stop the power generation. , May be stored.

このように燃料電池スタックを単独で取り扱う場合やその後に保管する場合、燃料電池スタックの外部から内部に空気中の酸素がリークして、燃料電池スタック内部に混入する恐れがある。燃料電池スタック内部に混入した酸素が拡散すると、燃料電池スタックを構成する単位セル内の触媒による電気化学的な反応により、触媒材料が酸化される状態で長期に亘り保管されることになる。すると、触媒担体カーボンが腐食劣化したり、さらには触媒金属が凝集するシンタリングが徐々に進行することで、保管期間中に電池性能が低下する可能性がある。   As described above, when the fuel cell stack is handled alone or stored thereafter, oxygen in the air may leak from the outside to the inside of the fuel cell stack and be mixed into the inside of the fuel cell stack. When oxygen mixed in the fuel cell stack diffuses, the catalyst material is stored for a long period of time in an oxidized state due to an electrochemical reaction caused by the catalyst in the unit cells forming the fuel cell stack. Then, the catalyst-supported carbon is corroded and deteriorated, and further, the sintering in which the catalyst metal is agglomerated gradually progresses, so that the battery performance may be deteriorated during the storage period.

これに対処するため、単に保護用のポリエチレンシートに梱包したり、燃料電池スタックとして組み立てた状態において残留する酸素を不活性ガスでパージする方式があった。さらに、膜電極接合体に保護膜を付着し、酸素、水分および不純物の透過を防止した酸素透過度、透湿度の低い密閉容器で包装し、燃料ガスを含んだ不活性ガスでパージする方法も提案されている。   In order to deal with this, there has been a method of simply packing in a protective polyethylene sheet or purging oxygen remaining in an assembled state as a fuel cell stack with an inert gas. Furthermore, there is also a method in which a protective film is attached to the membrane electrode assembly, packed in a closed container with low oxygen permeability and moisture permeability that prevents permeation of oxygen, moisture and impurities, and purged with an inert gas containing fuel gas. Proposed.

しかし、かかる方法では、燃料電池スタック全体を包装する部材を用意する必要があるとともに、包装作業に非常に手間がかかる。また、長期に亘る保管を行った場合には、空気の流入による酸素の混入の可能性があるため、電池性能の劣化を防止できない。   However, in such a method, it is necessary to prepare a member for packaging the entire fuel cell stack, and the packaging work is very troublesome. Further, when stored for a long period of time, oxygen may be mixed due to inflow of air, so that deterioration of battery performance cannot be prevented.

本実施形態の課題は、燃料電池スタックを、簡易な手段と作業で保管することができ、長期に亘り安定した電圧特性を示すと共に、寿命特性を向上させることができる燃料電池用封止部品、燃料電池及び燃料電池スタックの保管方法を提供することである。   The problem of the present embodiment is that the fuel cell stack can be stored by a simple means and work, and shows stable voltage characteristics for a long period of time, and a fuel cell sealing component capable of improving life characteristics, A method of storing a fuel cell and a fuel cell stack is provided.

実施形態の燃料電池用封止部品は、通気孔を有するとともに脱酸素剤が収容され、燃料電池スタックのガスマニホールドに形成されたガスの開口部に挿入される収容部と、前記開口部を封止する封止部と、を有し、前記収容部は、前記ガスマニホールドの燃料電池スタック側と外部側とを通気させる通気路を有し、前記封止部は、前記収容部の前記外部側に着脱可能に設けられていることを特徴とする。
The fuel cell sealing component according to the embodiment has a vent and a deoxidizer is housed therein. The container is inserted into a gas opening formed in the gas manifold of the fuel cell stack, and the opening is sealed. possess a sealing portion for sealing, wherein the housing part has a vent passage for venting the fuel cell stack side and the outer side of the gas manifold, wherein the sealing portion, the outer side of the accommodating portion It characterized that you have provided detachably on.

また、実施形態の燃料電池は、燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックの燃料ガス流路が開口する側面に配置され、前記燃料ガス流路に連通する燃料ガスマニホールドと、前記燃料電池スタックの酸化剤ガス流路が開口する側面に配置され、前記酸化剤ガス流路に連通する酸化剤ガスマニホールドと、前記燃料ガスマニホールド及び前記酸化剤ガスマニホールドにそれぞれ設けられた開口部と、前記開口部の少なくとも１つに、前記燃料電池用封止部品が挿入されていることを特徴とする。   Further, the fuel cell of the embodiment includes a fuel cell stack, a fuel gas manifold disposed on a side surface of the fuel cell stack where a fuel gas flow path is open, and communicating with the fuel gas flow path, and an oxidation of the fuel cell stack. An oxidant gas manifold, which is disposed on the side surface where the agent gas flow path is open, communicates with the oxidant gas flow path, openings provided in the fuel gas manifold and the oxidant gas manifold, and the opening At least one of the fuel cell sealing components is inserted.

さらに、実施形態の燃料電池の保管方法は、前記燃料電池用封止部品の脱酸素剤を収容していない収容部を、前記開口部に挿入し、前記開口部を介して、前記燃料電池スタックのガス流路を不活性ガスによりパージし、前記収容部に脱酸素剤を収容し、前記封止部を前記収容部に装着して前記開口部を封止して保管することを特徴とする。 Furthermore, in the method for storing a fuel cell of the embodiment, a storage portion of the fuel cell sealing component that does not store an oxygen absorber is inserted into the opening, and the fuel cell stack is inserted through the opening. the gas passage is purged with inert gas, containing a deoxidizer in the housing portion, and wherein the storing and sealing the opening by attaching the sealing portion to the receiving portion ..

第１及び第２の実施形態が適用される燃料電池の単位セルを示す簡略断面図。FIG. 3 is a simplified cross-sectional view showing a unit cell of a fuel cell to which the first and second embodiments are applied. 第１及び第２の実施形態が適用される燃料電池の燃料電池スタック及びガスマニホールドの構成を示す簡略平面図。FIG. 3 is a simplified plan view showing a configuration of a fuel cell stack and a gas manifold of a fuel cell to which the first and second embodiments are applied. 第１の実施形態の燃料電池用封止部品及びその挿入手順を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory view showing the fuel cell sealing component of the first embodiment and the procedure for inserting the same. 第１の実施形態を適用した場合と適用しない場合の電流密度とセル電圧との関係を示すグラフ。6 is a graph showing the relationship between the cell density and the current density when the first embodiment is applied and when not applied. 第２の実施形態の燃料電池用封止部品の収容部を示す側面断面図（Ａ）及び正面図（Ｂ）。The sectional side view (A) and front view (B) which show the accommodation part of the sealing component for fuel cells of 2nd Embodiment. 第２の実施形態の燃料電池用封止部品の封止部を示す側面断面図（Ａ）及び正面図（Ｂ）。The sectional side view (A) and front view (B) which show the sealing part of the sealing component for fuel cells of 2nd Embodiment. 第２の実施形態のガスパージ時の手順を示す説明図。Explanatory drawing which shows the procedure at the time of gas purging of 2nd Embodiment. 図４の実施形態の脱酸素剤の挿入と封止手順を示す説明図。Explanatory drawing which shows the insertion and sealing procedure of the oxygen absorber of embodiment of FIG.

実施形態の燃料電池用封止部品、これを用いた燃料電池及び燃料電池スタックの保管方法を、図面を参照して以下に説明する。   A fuel cell sealing component according to an embodiment, a fuel cell using the same, and a method for storing a fuel cell stack will be described below with reference to the drawings.

［第１の実施形態］
［燃料電池］
まず、本実施形態が適用される燃料電池として、固体高分子型の燃料電池の一例を、図１及び図２を参照して説明する。図１は、燃料電池の単位セル１０１を示す簡略断面図であり、図２は、ガスマニホールドを備えた燃料電池スタック２０１を示す簡略平面図である。なお、図１は、一点鎖線を境界として上側は、図２のＡ方向矢視断面であり、下側は図２のＢ方向矢視断面である。 [First Embodiment]
[Fuel cell]
First, as a fuel cell to which the present embodiment is applied, an example of a polymer electrolyte fuel cell will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a simplified cross-sectional view showing a unit cell 101 of a fuel cell, and FIG. 2 is a simplified plan view showing a fuel cell stack 201 including a gas manifold. Note that, in FIG. 1, the upper side is a cross-sectional view taken in the direction of arrow A in FIG. 2, and the lower side is a cross-sectional view taken in the direction of arrow B in FIG.

［単位セル］
単位セル１０１は、膜電極接合体１０２、後述するセパレータを構成するセパレータ燃料極面１１２及びセパレータ酸化剤極面１１３を有する。膜電極接合体１０２は、高分子電解質膜１０３と、高分子電解質膜１０３を挟持するように配置した燃料極１０４及び酸化剤極１０５とによって構成されている。燃料極１０４及び酸化剤極１０５は、それぞれ基板１０６、１０７を有し、この基板１０６、１０７に形成されたガス拡散層１０８、１０９の上に、触媒と電解質を含む触媒層１１０、１１１をそれぞれ担持した構造となっている。触媒としては、例えば、カーボン担持体に担持された白金等を用いる。 [Unit cell]
The unit cell 101 has a membrane electrode assembly 102, a separator fuel electrode surface 112 and a separator oxidant electrode surface 113 that form a separator described later. The membrane electrode assembly 102 is composed of a polymer electrolyte membrane 103, and a fuel electrode 104 and an oxidant electrode 105 arranged so as to sandwich the polymer electrolyte membrane 103. The fuel electrode 104 and the oxidant electrode 105 have substrates 106 and 107, respectively, and catalyst layers 110 and 111 containing a catalyst and an electrolyte are respectively provided on the gas diffusion layers 108 and 109 formed on the substrates 106 and 107, respectively. It has a supported structure. As the catalyst, for example, platinum supported on a carbon carrier is used.

セパレータ燃料極面１１２及びセパレータ酸化剤極面１１３は、膜電極接合体１０２を挟持するように配置されている。つまり、セパレータ燃料極面１１２は、燃料極１０４の背面に接触配置され、セパレータ酸化剤極面１１３は、酸化剤極１０５の背面に接触配置されている。セパレータ燃料極面１１２には、燃料ガスを分配供給する複数のガス流路として、燃料ガス供給溝１１４が形成されている。セパレータ酸化剤極面１１３には、酸化剤ガスを分配供給する複数のガス流路として、酸化剤ガス供給溝１１５が形成されている。   The separator fuel electrode surface 112 and the separator oxidant electrode surface 113 are arranged so as to sandwich the membrane electrode assembly 102. That is, the separator fuel electrode surface 112 is arranged in contact with the back surface of the fuel electrode 104, and the separator oxidant electrode surface 113 is arranged in contact with the back surface of the oxidant electrode 105. A fuel gas supply groove 114 is formed in the separator fuel electrode surface 112 as a plurality of gas flow paths for distributing and supplying the fuel gas. An oxidant gas supply groove 115 is formed in the separator oxidant electrode surface 113 as a plurality of gas flow paths for distributing and supplying the oxidant gas.

このような単位セル１０１の電池反応は、以下の通りである。反応ガス、特に燃料ガスである水素は、燃料極１０４側のガス拡散層１０８を経由して、燃料極１０４側の触媒層１１０中を拡散し、カーボン担持体上の白金等の触媒に到達すると反応して、水素イオンと電子に分離される。電子は、燃料極１０４側から外部回路を通り酸化剤極１０５側へ移動する。水素イオンは、燃料極１０４側の触媒層１１０中の触媒に近接する電解質を伝達経路として、電解質膜１０３中へ移動して、酸化剤極１０５に到達する。そして、水素イオンは、酸化剤極１０５側の触媒層１１１中の電解質を伝達経路として拡散して、触媒１１１上で酸素と反応して生成水となる。生成水は、触媒層１１０、１１１およびガス拡散層１０８、１０９中を移動し、あるいは蒸発して、燃料極１０４あるいは酸化剤極１０５の基板１０６、１０７の外部へ除去される。   The battery reaction of such a unit cell 101 is as follows. When the reaction gas, particularly hydrogen as a fuel gas, diffuses in the catalyst layer 110 on the fuel electrode 104 side via the gas diffusion layer 108 on the fuel electrode 104 side and reaches a catalyst such as platinum on the carbon carrier. It reacts and is separated into hydrogen ions and electrons. The electrons move from the fuel electrode 104 side to the oxidant electrode 105 side through an external circuit. The hydrogen ions move into the electrolyte membrane 103 and reach the oxidizer electrode 105 by using the electrolyte in the vicinity of the catalyst in the catalyst layer 110 on the fuel electrode 104 side as a transfer path. Then, the hydrogen ions diffuse using the electrolyte in the catalyst layer 111 on the oxidant electrode 105 side as a transmission path, react with oxygen on the catalyst 111, and become produced water. The generated water moves in the catalyst layers 110 and 111 and the gas diffusion layers 108 and 109 or is evaporated and is removed to the outside of the substrates 106 and 107 of the fuel electrode 104 or the oxidant electrode 105.

［燃料電池スタック］
燃料電池スタック２０１は、燃料電池として必要な電力を供給できるようにするために、上記のような単位セル１０１を、複数積層した積層体である。つまり、セパレータは、上記のようなセパレータ燃料極面１１２とセパレータ酸化剤極面１１３とが表裏一体とした形状で構成されている。このようなセパレータと膜電極接合体１０２とを交互に積層することにより、燃料電池スタック２０１が構成されている。 [Fuel cell stack]
The fuel cell stack 201 is a laminated body in which a plurality of unit cells 101 as described above are laminated in order to supply the electric power required for the fuel cell. That is, the separator is configured such that the separator fuel electrode surface 112 and the separator oxidant electrode surface 113 are integrated into the front and back. The fuel cell stack 201 is configured by alternately stacking such separators and the membrane electrode assembly 102.

燃料電池スタック２０１は、さらに、図２に示すように、燃料ガスマニホールド２０６、酸化剤ガスマニホールド２０７を配置することにより構成されている。この燃料ガスマニホールド２０６、酸化剤ガスマニホールド２０７は、後述するように、反応ガス供給部の一部として機能する。なお、以下の説明では、燃料ガスマニホールド２０６、酸化剤マニホールド２０７を区別しない場合には、ガスマニホールドとして総称し、燃料ガス、酸化剤ガスを区別しない場合には、反応ガスとして総称する。   The fuel cell stack 201 is further configured by disposing a fuel gas manifold 206 and an oxidant gas manifold 207, as shown in FIG. The fuel gas manifold 206 and the oxidant gas manifold 207 function as a part of the reaction gas supply unit, as will be described later. In the following description, when the fuel gas manifold 206 and the oxidant manifold 207 are not distinguished, they are collectively referred to as a gas manifold, and when the fuel gas and the oxidant gas are not distinguished, they are collectively referred to as a reaction gas.

つまり、燃料電池スタック２０１を発電装置として用いる場合、さらに、反応ガス供給部、冷却水供給部、電力回路部、制御部等を設ける。反応ガス供給部は、燃料ガス系、酸化剤ガス系を含む。燃料ガス系は、燃料電池スタック２０１に対して水素を含む燃料ガスの供給及び排出を行う。酸化剤ガス系は、酸化剤ガスの供給及び排出を行う。   That is, when the fuel cell stack 201 is used as a power generator, a reaction gas supply unit, a cooling water supply unit, a power circuit unit, a control unit, and the like are further provided. The reaction gas supply unit includes a fuel gas system and an oxidant gas system. The fuel gas system supplies and discharges fuel gas containing hydrogen to the fuel cell stack 201. The oxidant gas system supplies and discharges the oxidant gas.

冷却水供給部は、燃料電池スタック２０１に対して、冷却水の供給及び排出を行う。電力回路部は、燃料電池スタック２０１と外部負荷とを通電可能となるように接続し、電力を得る回路である。制御部は、反応ガス供給部や電力回路部を含む付属機器の運転条件の設定や監視による運転状態の維持修正を行う。   The cooling water supply unit supplies and discharges cooling water to the fuel cell stack 201. The power circuit unit is a circuit that connects the fuel cell stack 201 and an external load so as to be able to conduct electricity and obtains power. The control unit maintains and corrects the operating state by setting and monitoring the operating conditions of auxiliary equipment including the reactive gas supply unit and the power circuit unit.

より具体的には、図２に示すように、燃料ガス系として、燃料ガス供給流路２０２、燃料ガス排出流路２０３、燃料ガスマニホールド２０６が設けられている。燃料ガス供給流路２０２は、燃料ガスを燃料電池スタック２０１に供給する配管である。燃料ガス供給流路２０２には、流路を開閉する供給弁２１２が設けられている。燃料ガス排出流路２０３は、燃料電池スタック２０１内を通過した燃料ガスを排出する配管である。燃料ガス排出流路２０３には、流路を開閉する排出弁２１４が設けられている。   More specifically, as shown in FIG. 2, a fuel gas supply passage 202, a fuel gas discharge passage 203, and a fuel gas manifold 206 are provided as a fuel gas system. The fuel gas supply passage 202 is a pipe for supplying the fuel gas to the fuel cell stack 201. The fuel gas supply passage 202 is provided with a supply valve 212 that opens and closes the passage. The fuel gas discharge passage 203 is a pipe for discharging the fuel gas that has passed through the fuel cell stack 201. The fuel gas discharge flow passage 203 is provided with a discharge valve 214 that opens and closes the flow passage.

酸化剤ガス供給流路２０４は、酸化剤ガスを燃料電池スタック２０１に供給する配管である。酸化剤ガス供給流路２０４には、流路を開閉する供給弁２１３が設けられている。酸化剤ガス排出流路２０５は、燃料電池スタック２０１内を通過した酸化剤ガスを排出する配管である。酸化剤ガス排出流路２０５には、流路を開閉する排出弁２１５が設けられている。   The oxidant gas supply channel 204 is a pipe that supplies the oxidant gas to the fuel cell stack 201. The oxidant gas supply flow path 204 is provided with a supply valve 213 that opens and closes the flow path. The oxidant gas discharge flow path 205 is a pipe for discharging the oxidant gas that has passed through the inside of the fuel cell stack 201. The oxidant gas discharge flow path 205 is provided with a discharge valve 215 that opens and closes the flow path.

燃料ガスマニホールド２０６は、燃料電池スタック２０１の一対の対向する側面を覆う部材であり、それぞれが各単位セル１０１の燃料ガス供給溝１１４が開口する側面に対向している。燃料ガスマニホールド２０６は、供給口２０８を介して、燃料ガス供給流路２０２に接続されるとともに、排出口２１０を介して、燃料ガス排出流路２０３に接続されている。これにより、燃料ガスマニホールド２０６は、燃料ガス供給流路２０２から流入した燃料ガスを各単位セル１０１に分配し、各単位セル１０１からの燃料ガスを燃料ガス排出流路２０３に合流させる。   The fuel gas manifold 206 is a member that covers a pair of opposing side surfaces of the fuel cell stack 201, and each faces a side surface where the fuel gas supply groove 114 of each unit cell 101 opens. The fuel gas manifold 206 is connected to the fuel gas supply flow path 202 via the supply port 208, and is connected to the fuel gas discharge flow path 203 via the discharge port 210. As a result, the fuel gas manifold 206 distributes the fuel gas flowing from the fuel gas supply passage 202 to each unit cell 101, and joins the fuel gas from each unit cell 101 to the fuel gas discharge passage 203.

酸化剤ガスマニホールド２０７は、燃料電池スタック２０１の他の一対の対向する側面を覆う部材であり、それぞれが各単位セル１０１の酸化剤ガス供給溝１１５が開口する側面に対向している。酸化剤ガスマニホールド２０７は、供給口２０９を介して、酸化剤ガス供給流路２０４に接続されるとともに、排出口２１１を介して、酸化剤ガス排出流路２０５に接続されている。これにより、酸化剤ガスマニホールド２０７は、酸化剤ガス供給流路２０４から流入した酸化剤ガスを各単位セル１０１に分配し、各単位セル１０１からの酸化剤ガスを酸化剤ガス排出流路２０５に合流させる。   The oxidant gas manifold 207 is a member that covers another pair of opposite side surfaces of the fuel cell stack 201, and each faces the side surface where the oxidant gas supply groove 115 of each unit cell 101 is open. The oxidant gas manifold 207 is connected to the oxidant gas supply channel 204 via the supply port 209, and is also connected to the oxidant gas exhaust channel 205 via the exhaust port 211. As a result, the oxidant gas manifold 207 distributes the oxidant gas flowing from the oxidant gas supply channel 204 to each unit cell 101, and the oxidant gas from each unit cell 101 to the oxidant gas discharge channel 205. Join.

上記のような燃料ガスマニホールド２０６、酸化剤ガスマニホールド２０７において、供給口２０８、２０９、排出口２１０、２１１は、図３（Ａ）の断面図に示すように、共通の構成の開口部２２０を有している。開口部２２０は、燃料電池スタック２０１のガス供給溝１１４、１１５が開口する側面に対向する位置に配設されている。   In the fuel gas manifold 206 and the oxidant gas manifold 207 as described above, the supply ports 208 and 209 and the discharge ports 210 and 211 have openings 220 having a common configuration as shown in the cross-sectional view of FIG. Have The opening 220 is arranged at a position facing the side surface where the gas supply grooves 114 and 115 of the fuel cell stack 201 are opened.

開口部２２０は、開口２２１、筒状体２２２、フランジ２２３を有する。開口２２１は、燃料ガスマニホールド２０６、酸化剤ガスマニホールド２０７に形成された穴である。筒状体２２２は、内部が開口２２１に連通し、外側に延びた円筒形状の部分である。フランジ２２３は、筒状体２２２の端部において拡径されたリング状の部分である。このような開口部２２０に対しては、運転時には、それぞれ燃料ガス供給流路２０２，燃料ガス排出流路２０３、酸化剤ガス供給流路２０４、酸化剤ガス排出流路２０５が接続される。   The opening 220 has an opening 221, a tubular body 222, and a flange 223. The opening 221 is a hole formed in the fuel gas manifold 206 and the oxidant gas manifold 207. The tubular body 222 is a cylindrical portion whose inside communicates with the opening 221, and which extends outward. The flange 223 is a ring-shaped portion whose diameter is enlarged at the end of the tubular body 222. The fuel gas supply passage 202, the fuel gas discharge passage 203, the oxidant gas supply passage 204, and the oxidant gas discharge passage 205 are connected to the opening 220 during operation, respectively.

［封止部品］
実施形態の燃料電池用封止部品３０１（以下、封止部品３０１とする）は、図３（Ｂ）（Ｃ）の一部断面側面図に示すように、収容部３０２、封止部３０３を有する。 [Sealing parts]
The fuel cell sealing component 301 of the embodiment (hereinafter referred to as the sealing component 301) includes a housing portion 302 and a sealing portion 303 as shown in the partial cross-sectional side views of FIGS. Have.

（収容部）
収容部３０２は、通気孔３０２ａを有するとともに脱酸素剤３０５が収容され、燃料電池スタック２０１のガスマニホールドに形成された開口部２２０に挿入される部材である。 (Container)
The accommodating portion 302 is a member that has a vent hole 302a, accommodates the oxygen absorber 305, and is inserted into the opening portion 220 formed in the gas manifold of the fuel cell stack 201.

収容部３０２は、中空の円柱形状の部材である。脱酸素剤３０５は、収容部３０２の内部に収容されている。脱酸素剤３０５は、空気中の酸素を吸収する材料であればよい。つまり、無機系あるいは有機系薬剤で、自ら酸化されることにより酸素を吸収する材料を含む。例えば、鉄粉や水酸化鉄を含む材料、活性炭を含む材料を、脱酸素剤３０５として用いることができる。また、これらの材料は、収容部３０２内に直接充填してもよいし、溶出しないようにシート形状やタブレット形状などに包装された形態で構成し、収容部３０２に挿入してもよい。   The accommodating portion 302 is a hollow columnar member. The oxygen scavenger 305 is housed inside the housing unit 302. The oxygen absorber 305 may be any material that absorbs oxygen in the air. That is, it includes an inorganic or organic drug that absorbs oxygen by being oxidized by itself. For example, a material containing iron powder or iron hydroxide or a material containing activated carbon can be used as the oxygen absorber 305. Further, these materials may be directly filled in the housing portion 302, or may be packaged in a sheet shape or a tablet shape so as not to be eluted and inserted into the housing portion 302.

通気孔３０２ａは、収容部３０２の側面に形成された孔である。通気孔３０２ａは、脱酸素剤３０５を収容した収容部３０２内部と外部とを連通して、気体の流通を可能としている。通気孔３０２ａは、収容部３０２の側面に、全周に亘って複数形成されている。   The ventilation hole 302a is a hole formed on the side surface of the housing portion 302. The ventilation hole 302a communicates the inside and the outside of the accommodating portion 302 that accommodates the oxygen scavenger 305, and allows gas to flow. A plurality of ventilation holes 302a are formed on the side surface of the housing portion 302 over the entire circumference.

（封止部）
封止部３０３は、開口部２２０を封止する部材である。封止部３０３は、胴部３０３ａ、閉止体３０３ｂ、シール体３０３ｃを有する。胴部３０３ａは、収容部３０２の一端を塞ぐように同軸に設けられた円柱形状の部材である。閉止体３０３ｂは、胴部３０３ａの外周の一部を拡径するように設けられたリング状の平板である。閉止体３０３ｂの外径は、開口部３３０のフランジ２２３と略同径であり、フランジ２２３に接して開口部３３０を封止する。シール体３０３ｃは、胴部３０３ａの収容部３０２側の外周の一部が、リング状に***した部分である。シール体３０３ｃは、胴部３０３ａの径よりも僅かに大きくなっていて、その外周にはネジ状の溝が形成されている。 (Sealing part)
The sealing portion 303 is a member that seals the opening 220. The sealing portion 303 includes a body portion 303a, a closing body 303b, and a sealing body 303c. The body portion 303a is a columnar member provided coaxially so as to close one end of the housing portion 302. The closing body 303b is a ring-shaped flat plate provided so as to expand a part of the outer circumference of the body portion 303a. The outer diameter of the closing body 303b is substantially the same as the flange 223 of the opening 330, and contacts the flange 223 to seal the opening 330. The seal body 303c is a portion in which a part of the outer periphery of the body portion 303a on the accommodation portion 302 side is raised in a ring shape. The seal body 303c is slightly larger than the diameter of the body portion 303a, and has a screw-shaped groove formed on the outer periphery thereof.

収容部３０２の外径及び封止部３０３の胴部３０３ａの外径は、開口部２２０の筒状体２２２及び開口２２１に挿入可能な大きさとなっている。但し、開口部２２０に封止部品３０１を挿入すると、封止部３０３の閉止体３０３ｂは、開口部３３０のフランジ２２３と接して挿入量が規制される。また、シール体３０３ｃは、その***部分が開口部２２０の筒状体２２２の内壁に密着する。   The outer diameter of the housing portion 302 and the outer diameter of the body portion 303a of the sealing portion 303 are large enough to be inserted into the tubular body 222 and the opening 221 of the opening 220. However, when the sealing component 301 is inserted into the opening 220, the closing body 303b of the sealing portion 303 comes into contact with the flange 223 of the opening 330 and the insertion amount is restricted. The raised portion of the seal body 303c is in close contact with the inner wall of the tubular body 222 of the opening 220.

以上のような封止部品３０１は、樹脂材料あるいは金属材料を加工することにより形成できる。加工性や製作コストを考慮して、熱可塑性の樹脂材料、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ＰＶＣ、ＰＳ、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、ＰＥＴ、ＰＥＥＫ、ＰＡＩ、ＰＰＳ、ＰＴＦＥ、ＰＶＤＦ、あるいは熱硬化性の樹脂材料、例えばフェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂といった、汎用プラスチックあるいはエンジニアリングプラスチックや、あるいはそれらの一部による組合せで構成しても良い。また、収容部３０２と封止部３０３とは、上記の材料により、一体的に形成してもよいし、別体に形成して互いに組み付けるようにしてもよい。   The sealing component 301 as described above can be formed by processing a resin material or a metal material. Considering workability and production cost, thermoplastic resin materials such as polypropylene, polyethylene, PVC, PS, ABS resin, acrylic resin, polyacetal, polyamide, polycarbonate, PET, PEEK, PAI, PPS, PTFE, PVDF, Alternatively, a thermosetting resin material, for example, a general-purpose plastic or engineering plastic such as phenol resin, melamine resin, epoxy resin, or silicone resin, or a combination thereof may be used. Further, the accommodating portion 302 and the sealing portion 303 may be integrally formed of the above material, or may be separately formed and assembled to each other.

［保管作業］
以上のような燃料電池スタック２０１を、封止部品３０１を使用して保管する作業を、以下に説明する。 [Storage work]
The operation of storing the above fuel cell stack 201 using the sealing component 301 will be described below.

封止部品３０１を、図３（Ｂ）に示すように、脱酸素剤３０５を収容した収容部３０２側から開口部２２０に挿入する。すると、図３（Ｃ）に示すように、閉止体３０３ｂがフランジ２２３と接することにより、封止部品３０１の挿入量が規制されるとともに、開口部２２０と封止部品３０１との隙間が閉止されて密閉される。さらに、シール体３０３ｃが、開口部２２０の筒状体２２２の内壁に密着するため、密閉度が高まる。この状態で、燃料電池スタック２０１を単体で保管する。なお、シール体３０３ｃはネジ状の溝が形成されているので、軸を中心に回動させるように挿入することにより、挿入がスムーズとなるとともに、筒状体２２２の内壁に圧縮されて抜けにくくなり、気密性が確保された状態が維持される。   As shown in FIG. 3B, the sealing component 301 is inserted into the opening 220 from the side of the containing portion 302 containing the oxygen absorber 305. Then, as shown in FIG. 3C, the closing body 303b contacts the flange 223, so that the insertion amount of the sealing component 301 is regulated and the gap between the opening 220 and the sealing component 301 is closed. To be sealed. Further, since the seal body 303c comes into close contact with the inner wall of the tubular body 222 of the opening 220, the degree of sealing is enhanced. In this state, the fuel cell stack 201 is stored alone. Since the sealing body 303c is formed with a screw-shaped groove, by inserting the sealing body 303c so that the sealing body 303c is rotated about an axis, the insertion is smooth, and the sealing body 303c is compressed by the inner wall of the tubular body 222 and is difficult to come off. Therefore, the airtightness is maintained.

また、封止部品３０１が挿入されていると、脱酸素剤３０５が、燃料電池スタック２０１の燃料ガス供給溝１１４、酸化剤ガス供給溝１１５が開口する側面に対向する。このため、燃料電池スタック２０１内に残留している酸素が、通気孔３０２ａを介して脱酸素剤３０５を通ることにより吸着される。つまり、脱酸素剤３０５が、密閉された状態の燃料電池スタック２０２内で、残留している酸素を吸着、低減する薬剤として機能する。   When the sealing component 301 is inserted, the oxygen absorber 305 faces the side surface of the fuel cell stack 201 where the fuel gas supply groove 114 and the oxidant gas supply groove 115 are open. Therefore, oxygen remaining in the fuel cell stack 201 is adsorbed by passing through the oxygen scavenger 305 through the ventilation hole 302a. That is, the oxygen scavenger 305 functions as a chemical that adsorbs and reduces residual oxygen in the sealed fuel cell stack 202.

なお、封止部品３０１を取り付ける工程の前に、燃料電池スタック２０１から酸素を排出するガスパージ行うことにより、さらに酸素の残留を低減させてもよい。すなわち、燃料ガス供給流路２０２と酸化剤ガス供給流路２０４に対して、燃料ガスマニホールド２０６、酸化剤ガスマニホールド２０７の供給口２０８、２０９から、不活性ガス、例えば窒素ガスを、所定の流量で供給する。これにより、燃料ガスマニホールド２０６、酸化剤ガスマニホールド２０７のそれぞれの排出口２１０，２１１から燃料電池スタック２０１の内部に残留した酸素が、所定量まで低減される。その後、上記のように封止部品３０１を取り付けて、燃料電池スタック２０１を単独で保管する。   It should be noted that, before the step of attaching the sealing component 301, gas purging for discharging oxygen from the fuel cell stack 201 may be performed to further reduce the residual oxygen. That is, with respect to the fuel gas supply passage 202 and the oxidant gas supply passage 204, an inert gas, for example, nitrogen gas is supplied from the supply ports 208 and 209 of the fuel gas manifold 206 and the oxidant gas manifold 207 at a predetermined flow rate. Supplied by. As a result, the oxygen remaining inside the fuel cell stack 201 from the respective outlets 210 and 211 of the fuel gas manifold 206 and the oxidant gas manifold 207 is reduced to a predetermined amount. Then, the sealing component 301 is attached as described above, and the fuel cell stack 201 is stored alone.

［作用効果］
本実施形態の封止部品３０１は、通気孔３０２ａを有するとともに脱酸素剤３０５が収容され、燃料電池スタック２０１のガスマニホールドに形成された反応ガスが流通する開口部２２０に挿入される収容部３０２と、開口部２２０を封止する封止部３０３とを有する。 [Effect]
The sealing component 301 of the present embodiment has a vent 302a, a deoxidizer 305 is accommodated therein, and the accommodating portion 302 is inserted into the opening 220 through which the reaction gas formed in the gas manifold of the fuel cell stack 201 flows. And a sealing portion 303 that seals the opening 220.

このため、燃料電池スタック２０１の単体での保管を、簡易な封止部品３０１を開口部２２０に挿入するという簡単な作業によって行うことができる。そして、ガスマニホールドの開口部２２０を介して燃料電池スタック２０１内に空気中の酸素が混入しても、脱酸素剤３０５を有する封止部品３０１を取り付けることにより、燃料電池スタック２０１内で拡散する酸素を、脱酸素剤３０５で吸着して低減できる。   Therefore, the fuel cell stack 201 can be stored as a single body by a simple operation of inserting the simple sealing component 301 into the opening 220. Then, even if oxygen in the air enters the fuel cell stack 201 through the opening 220 of the gas manifold, it is diffused in the fuel cell stack 201 by attaching the sealing component 301 having the oxygen scavenger 305. Oxygen can be reduced by being adsorbed by the oxygen absorber 305.

このように、保管状態において、燃料電池スタック２０１内の微量酸素が取り除かれることにより、燃料電池スタック２０１における無負荷状態での酸化剤極の電位上昇を抑制し、高電位状態を回避した状態が保持される。このため、長期に亘って徐々に進行する触媒シンタリングやカーボン腐食による触媒劣化の影響を軽減することが可能となる。従って、保管により燃料電池スタックの性能を損なうことが防止され、長期に亘り安定した電圧特性を維持できるとともに、寿命特性を向上させることができる。   As described above, in the storage state, by removing the trace amount of oxygen in the fuel cell stack 201, the potential increase of the oxidizer electrode in the unloaded state of the fuel cell stack 201 is suppressed, and the high potential state is avoided. Retained. For this reason, it becomes possible to reduce the influence of catalyst sintering that gradually progresses over a long period of time and catalyst deterioration due to carbon corrosion. Therefore, it is possible to prevent the performance of the fuel cell stack from being impaired by storage, maintain stable voltage characteristics for a long period of time, and improve life characteristics.

さらに、封止部品３０１を装着して保管する前に、不活性ガスによるパージを行って、あらかじめ酸素を低減することにより、上記の酸素低減効果をより高めることができる。   Furthermore, by purging with an inert gas to reduce oxygen in advance before mounting and storing the sealing component 301, the above oxygen reducing effect can be further enhanced.

また、本実施形態は、閉止体３０３ｂがフランジ２２３に接することにより、燃料電池スタック２０１が、外部雰囲気から遮蔽され、気密性が保たれるので、保管中の酸素の流入が防止される。特に、開口部２００との間をシールするシール体３０３ｃが設けられているため、開口部２２０の密閉度が高まり、酸素の流入がより一層防止される。   Further, in the present embodiment, since the closing body 303b is in contact with the flange 223, the fuel cell stack 201 is shielded from the external atmosphere and airtightness is maintained, so that the inflow of oxygen during storage is prevented. In particular, since the seal body 303c that seals the gap with the opening 200 is provided, the degree of sealing of the opening 220 is increased, and the inflow of oxygen is further prevented.

［実験結果］
図４に、本実施形態を用いた保管を行った場合（脱酸素剤有り）と、本実施形態を用いないで保管を行った場合（脱酸素剤無し）での、燃料電池スタックの性能の相違を測定した試験の結果を示す。この試験は、脱酸素剤有りと脱酸素剤無し以外は、同条件で開口部を密閉し、同期間保管した同性能の燃料電池スタックに、燃料ガスとして水素、酸化剤ガスとして空気を用いて発電して、単位セル電圧−電流特性を測定した結果である。図４の縦軸はセル電圧（ｍＶ）、横軸は電流密度（ｍＡ・ｃｍ−２）である。 [Experimental result]
FIG. 4 shows the performance of the fuel cell stack when the storage is performed using the present embodiment (with the oxygen absorber) and when the storage is performed without using the present embodiment (without the oxygen absorber). The result of the test which measured the difference is shown. This test was carried out by using hydrogen as a fuel gas and air as an oxidant gas in a fuel cell stack of the same performance, which had the opening sealed under the same conditions and was stored for the same period except that the oxygen absorber was used and the oxygen absorber was not used. It is the result of measuring the unit cell voltage-current characteristics after power generation. The vertical axis of FIG. 4 is the cell voltage (mV), and the horizontal axis is the current density (mA·cm −2 ).

この実験結果から明らかな通り、本実施形態を用いて保管を行った場合、単位セル電圧の低下傾向は少なく、良好な経時特性を示した。つまり、本実施形態を用いることにより、燃料電池スタックのセル電圧特性の低下を抑えて、長期に亘り安定した性能を得ることができることがわかる。   As is clear from the results of this experiment, when the battery was stored using this embodiment, the unit cell voltage did not tend to decrease, and good characteristics over time were exhibited. That is, it can be seen that by using this embodiment, it is possible to suppress deterioration of the cell voltage characteristics of the fuel cell stack and obtain stable performance over a long period of time.

［第２の実施形態］
［構成］
本実施形態は、基本的には、上記の第１の実施形態と同様の構成である。但し、図５（Ａ）の側面断面図、図５（Ｂ）の正面図に示すように、本実施形態の収容部３０６は、ガスマニホールドの燃料電池スタック２０１側と外部側とを通気させる通気路３０６ｂを有している。また、図６（Ａ）の側面断面図、図６（Ｂ）の正面図に示すように、封止部３０７は、収容部３０６とは独立に設けられている。そして、封止部３０７は、収容部３０６の外部側に着脱可能に設けられている。 [Second Embodiment]
[Constitution]
This embodiment basically has the same configuration as that of the above-described first embodiment. However, as shown in the side sectional view of FIG. 5(A) and the front view of FIG. 5(B), the housing portion 306 of the present embodiment is a ventilation for venting the fuel cell stack 201 side and the outside of the gas manifold. It has a path 306b. Further, as shown in the side sectional view of FIG. 6A and the front view of FIG. 6B, the sealing portion 307 is provided independently of the housing portion 306. The sealing portion 307 is detachably provided on the outside of the housing portion 306.

より具体的には、収容部３０６は、図５（Ａ）に示すように、中空の有底円筒形状であり、側面には通気孔３０６ａが形成されている。但し、内部の中空部分は、図５（Ｂ）に示すように、外部側の端部まで連通した通気路３０６ｂを形成している。また、収容部３０６の外部側の端部の内壁には、ネジ溝又は凹凸が形成されている。さらに、収容部３０６の外周には、第１の実施形態と同様の閉止体３０６ｃが形成されている。   More specifically, as shown in FIG. 5(A), the housing portion 306 has a hollow cylindrical shape with a bottom, and a vent hole 306a is formed in the side surface. However, as shown in FIG. 5B, the inner hollow portion forms a ventilation path 306b that communicates with the end portion on the outer side. Further, a screw groove or unevenness is formed on the inner wall of the outer end of the housing portion 306. Further, a closing body 306c similar to that of the first embodiment is formed on the outer periphery of the housing portion 306.

封止部３０７は、図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、円柱形状の部材である。封止部３０７の一端は、収容部３０６の端部に挿入される径の挿入部３０７ａである。挿入部３０７ａの外側面には、収容部３０６の内壁のネジ溝又は凹凸に対応するネジ溝又は凹凸が形成されている。封止部３０７の底部側の端部は、拡径された円柱形状の頭部３０７ｂとなっている。収容部３０６の外部側の端部の開口から、脱酸素剤３０５を挿入し、封止部３０７の挿入部３０７ａを挿入又はねじ込むことにより気密構造となる。   The sealing portion 307 is a columnar member, as shown in FIGS. One end of the sealing portion 307 is an insertion portion 307a having a diameter that is inserted into the end portion of the accommodation portion 306. The outer surface of the insertion portion 307a is formed with a thread groove or unevenness corresponding to the thread groove or unevenness of the inner wall of the housing portion 306. An end portion of the sealing portion 307 on the bottom side is a cylindrical head portion 307b having an enlarged diameter. The oxygen scavenger 305 is inserted from the opening of the end portion on the outer side of the housing portion 306, and the insertion portion 307a of the sealing portion 307 is inserted or screwed into the airtight structure.

［保管作業］
以上のような本実施形態では、図７（Ａ）に示すように、まず、脱酸素剤３０５を収容していない収容部３０６を、開口部２２０に挿入する。すると、図７（Ｂ）に示すように、閉止体３０６ｃがフランジ２２３と接することにより、封止部品３０１の挿入量が規制されるとともに、開口部２２０と収容部３０６との隙間が封止される。但し、この時点では、封止部３０７は収容部３０６には装着しない。 [Storage work]
In the present embodiment as described above, as shown in FIG. 7A, first, the storage portion 306 that does not store the oxygen absorber 305 is inserted into the opening 220. Then, as shown in FIG. 7B, the closing body 306c contacts the flange 223 to regulate the insertion amount of the sealing component 301 and seal the gap between the opening 220 and the housing 306. It However, at this point, the sealing portion 307 is not attached to the housing portion 306.

次に、図７（Ｃ）に示すように、開口部２２０に挿入された収容部３０６の外部側の端部に、ゴムホース３１１を接続する。このゴムホース３１１は、図示しない不活性ガスの供給源に接続されており、ゴムホース３１１を介して、不活性ガスを供給する。不活性ガスは、通気路３０６ｂを介して燃料電池スタック２０１側に供給されるので、第１の実施形態で説明したように、ガスパージにより、燃料電池スタック２０１の内部に残留した酸素が、所定量まで低減する。   Next, as shown in FIG. 7C, the rubber hose 311 is connected to the outer end of the housing portion 306 inserted into the opening 220. The rubber hose 311 is connected to an inert gas supply source (not shown) and supplies the inert gas through the rubber hose 311. Since the inert gas is supplied to the fuel cell stack 201 side through the air passage 306b, as described in the first embodiment, the gas purge causes the oxygen remaining in the fuel cell stack 201 to reach a predetermined amount. Reduce to.

その後、ゴムホース３１１を取り外し、図８（Ａ）に示すように、収容部３０６の開口から、脱酸素剤３０５を充填又は挿入する。そして、図８（Ｂ）（Ｃ）に示すように、収容部３０６の端部に、封止部３０７の挿入部３０７ａを、頭部３０７ｂが当接するまで、挿入又はねじ込むことにより、気密封止する。この状態で、燃料電池スタック２０１を単体で保管することにより、上記の第１の実施形態と同様に、残留した酸素が脱酸素剤３０５により吸着されるとともに、外部からの酸素の流入が防止される。   After that, the rubber hose 311 is removed, and as shown in FIG. 8A, the oxygen absorber 305 is filled or inserted through the opening of the housing portion 306. Then, as shown in FIGS. 8B and 8C, the insertion portion 307a of the sealing portion 307 is inserted or screwed into the end portion of the housing portion 306 until the head portion 307b abuts, thereby hermetically sealing. To do. In this state, by storing the fuel cell stack 201 as a single unit, the residual oxygen is adsorbed by the oxygen scavenger 305 and the inflow of oxygen from the outside is prevented as in the first embodiment. It

［作用効果］
以上のような本実施形態では、第１の実施形態と同様の作用効果が得られる。さらに、本実施形態では、ゴムホース３１１の着脱が容易となるとともに、ガスパージ後の封止作業をスムーズに行うことができ、空気の流入による酸素の混入がし難くなる。 [Effect]
In this embodiment as described above, the same operational effects as those of the first embodiment can be obtained. Further, in the present embodiment, the rubber hose 311 can be easily attached and detached, and the sealing work after the gas purging can be smoothly performed, so that the mixing of oxygen due to the inflow of air becomes difficult.

［他の実施形態］
本実施形態は、上記の実施形態に限定されるものではない。封止部品３０１は、ガス供給側、ガス排出側の開口部２２０の全てに挿入することにより、脱酸素効果を高めてもよい。また、一部の開口部２２０にのみ封止部品３０１を挿入して、他を封止するだけにして、封止部品３０１の数、脱酸素剤３０５の使用量等を節約してもよい。また、密閉が維持できるのであれば、閉止体３０３ｂ又はシール体３０３ｃのいずれか一方を省略してもよい。 [Other Embodiments]
The present embodiment is not limited to the above embodiment. The sealing component 301 may be inserted into all of the openings 220 on the gas supply side and the gas discharge side to enhance the deoxidizing effect. Further, the sealing component 301 may be inserted only in a part of the openings 220 and the other components may be simply sealed to save the number of the sealing components 301, the amount of the oxygen scavenger 305 used, and the like. Further, as long as the airtightness can be maintained, either the closing body 303b or the sealing body 303c may be omitted.

本実施形態が適用される燃料電池としては、固体高分子電解質型に限定されるものではなく、酸素の残留、流入による劣化を防止する必要がある燃料電池及びその保管方法に広く適用可能である。   The fuel cell to which the present embodiment is applied is not limited to the solid polymer electrolyte type, and is widely applicable to the fuel cell and its storage method in which it is necessary to prevent deterioration due to residual or inflow of oxygen. ..

上記の各実施形態、本明細書において一例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図するものではない。すなわち、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことが可能である。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。   Each of the above embodiments is presented as an example in the present specification, and is not intended to limit the scope of the invention. That is, it can be implemented in various other forms and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. The embodiments and the modifications thereof are included in the invention described in the claims and equivalents thereof, as well as included in the scope and the gist of the invention.

１０１ 単位セル、１０２ 膜電極接合体、１０３ 高分子電解質膜、１０４ 燃料極、１０５ 酸化剤極、１０６，１０７ 基板、１０８，１０９ ガス拡散層、１１０，１１１ 触媒層、１１２ セパレータ燃料極面、１１３ セパレータ酸化剤極面、１１４ 燃料ガス供給溝、１１５ 酸化剤ガス供給溝、２０１ 燃料電池スタック、２０２ 燃料ガス供給流路、２０３ 燃料ガス排出流路、２０４ 酸化剤ガス供給流路、２０５ 酸化剤ガス排出流路、２０６ 燃料ガスマニホールド、２０７ 酸化剤ガスマニホールド、２０８，２０９ 供給口、２１０，２１１ 排出口、２１２，２１３ 供給弁、２１４，２１５ 排出弁、３０１ 封止部品、３０２，３０６ 収容部、３０２ａ，３０６ａ 通気孔、３０３，３０７ 封止部、３０３ａ 胴部、３０３ｂ，３０６ｃ 閉止体、３０３ｃ シール体、３０５ 脱酸素剤、３０６ｂ 通気路、３０７ａ 挿入部、３０７ｂ 頭部、３１１ ゴムホース 101 unit cell, 102 membrane electrode assembly, 103 polymer electrolyte membrane, 104 fuel electrode, 105 oxidant electrode, 106,107 substrate, 108,109 gas diffusion layer, 110,111 catalyst layer, 112 separator fuel electrode surface, 113 Separator oxidant electrode surface, 114 fuel gas supply groove, 115 oxidant gas supply groove, 201 fuel cell stack, 202 fuel gas supply passage, 203 fuel gas discharge passage, 204 oxidant gas supply passage, 205 oxidant gas Exhaust passage, 206 fuel gas manifold, 207 oxidant gas manifold, 208,209 supply port, 210,211 exhaust port, 212,213 supply valve, 214,215 exhaust valve, 301 sealing part, 302,306 accommodating part, 302a, 306a Vent hole, 303, 307 Sealing part, 303a Body part, 303b, 306c Closing body, 303c Sealing body, 305 Deoxidizer, 306b Ventilation path, 307a Inserting part, 307b Head part, 311 Rubber hose

Claims (4)

通気孔を有するとともに脱酸素剤が収容され、燃料電池スタックのガスマニホールドに形成された反応ガスが流通する開口部に挿入される収容部と、
前記開口部を封止する封止部と、
を有し、
前記収容部は、前記ガスマニホールドの燃料電池スタック側と外部側とを通気させる通気路を有し、
前記封止部は、前記収容部の前記外部側に着脱可能に設けられていることを特徴とする燃料電池用封止部品。 An accommodating portion having a vent hole and accommodating the oxygen absorber, and being inserted into an opening through which a reaction gas formed in the gas manifold of the fuel cell stack flows,
A sealing portion for sealing the opening,
Have a,
The accommodating portion has a ventilation path for ventilating the fuel cell stack side and the outer side of the gas manifold,
The sealing unit for a fuel cell sealing part, characterized that you have provided detachably on the external side of the housing part. 前記封止部は、前記開口部との間をシールするシール体を有することを特徴とする請求項１記載の燃料電池用封止部品。 The sealing unit, according to claim 1 Symbol mounting the sealing part for a fuel cell and having a seal member for sealing between said openings. 燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックの燃料ガス流路が開口する側面に配置され、前記燃料ガス流路に連通する燃料ガスマニホールドと、
前記燃料電池スタックの酸化剤ガス流路が開口する側面に配置され、前記酸化剤ガス流路に連通する酸化剤ガスマニホールドと、
前記燃料ガスマニホールド及び前記酸化剤ガスマニホールドにそれぞれ設けられた開口部と、
前記開口部の少なくとも１つに、請求項１又は２の燃料電池用封止部品が挿入されていることを特徴とする燃料電池。 A fuel cell stack,
A fuel gas manifold disposed on a side surface of the fuel cell stack where a fuel gas flow path is open, and communicating with the fuel gas flow path;
An oxidant gas manifold, which is arranged on a side surface of the fuel cell stack where the oxidant gas channel is open, and communicates with the oxidant gas channel,
Openings provided in the fuel gas manifold and the oxidant gas manifold, respectively,
At least one fuel cell, wherein a sealing component for a fuel cell according to claim 1 or 2 is inserted in the opening. 請求項１記載の燃料電池用封止部品の脱酸素剤を収容していない収容部を、前記開口部に挿入し、
前記開口部を介して、前記燃料電池スタックのガス流路を不活性ガスによりパージし、
前記収容部に脱酸素剤を収容し、
前記封止部を前記収容部に装着して前記開口部を封止して保管することを特徴とする燃料電池スタックの保管方法。
An accommodating portion that does not accommodate the oxygen absorber of the fuel cell sealing component according to claim 1 , is inserted into the opening,
Purging the gas flow path of the fuel cell stack with an inert gas through the opening,
An oxygen absorber is stored in the storage section,
A method of storing a fuel cell stack, characterized in that the sealing part is attached to the housing part and the opening part is sealed and stored.
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